Photovoltaïque : Les cellules solaires à pérovskite inversée battent des records grâce à la double couche auto-assemblée

Grâce à une bicouche auto-assemblée composée d'acide phosphonique et de triphénylamine, les cellules pérovskites atteignent un rendement record de 26,08% et une résistance extraordinaire aux conditions thermiques extrêmes.

Une innovation importante dans le secteur de l'énergie solaire vient de Chine : des chercheurs de l'Université Xi'an Jiaotong ont développé un Cellule solaire à pérovskite inversée qui, grâce à un double couche auto-assemblée (SAB), a atteint une efficacité record de 26,08 %. Cette nouvelle technologie promet de révolutionner l’avenir des énergies renouvelables.

Parce que ça change la donne pour les cellules pérovskites

Les cellules solaires à pérovskite peuvent être construites avec deux architectures différentes : pincerdans lequel l'éclairage se produit du côté de la couche de transport d'électrons (ETL), et le épingledans lequel la lumière traverse la couche de transport de trous (HTL). La version inversée, utilisée dans cette nouvelle recherche, adopte précisément la configuration des broches qu'elle propose meilleures performances en termes de stabilité et de durabilité par rapport aux modèles traditionnels.

L'élément innovant de cette technologie est l'utilisation d'une double couche auto-assemblée comme matériau de contact pour les interstices. Cette bicouche est constituée d'une monocouche auto-assemblée (SAM) de acide phosphoniquesuperposé à une couche de triphénylamineun composé organique qui améliore l'adhésion entre la couche et le film de pérovskite. Cette approche augmente non seulement l'efficacité énergétique, mais améliore également stabilité thermique et mécanique de la cellule.

La bicouche auto-assemblée (SAB) représente une solution innovante basée sur des couches moléculaires distinctes reliées entre elles via des liaisons chimiques, comme l'expliquent les chercheurs : « Cette méthode en couches stabilise la monocouche grâce à des composants plus rigides, permettant également de contrôler la terminaison du film. .» En pratique, la double couche offre une interface plus stable et plus durable que les méthodes classiques.

Pour construire la cellule, l'équipe de recherche a utilisé un substrat composé de verre et d'oxydes conducteurs transparents (TCO), la bicouche auto-assemblée, un absorbeur de pérovskite, un buckminsterfullerène (C60)une couche tampon de bathoferrocine (BCP) et un contact métallique en argent (Ag).

Testée dans des conditions d'éclairage standards, la cellule a obtenu des résultats extraordinaires : une efficacité de 26,04%une tension en circuit ouvert de 1,185Vune densité de courant de 26,27 mA/cm² et un facteur de remplissage de83,84%. Mais ce qui frappe le plus, c'est son durée: la cellule a conservé le 94% de l'efficacité initiale après 2 000 heures de tests dans des conditions chaudes et humides (à 85°C).

L’un des aspects les plus intéressants de ces recherches est la résistance de la cellule dans le temps. Selon les chercheurs, l'appareil a montré une perte d'efficacité inférieure à 4 % après 2 000 heures, un résultat qui dépasse les normes industrielles en matière de cellules au silicium, qui autorisent une perte maximale de 5 % en 1 000 heures.

Ces résultats, certifiés par Service national d'accréditation de Chinepositionnent cette cellule solaire parmi les meilleures jamais développées en termes d'efficacité et de stabilité. Pour ceux qui sont intéressés par les détails techniques, l'étude complète a été publiée sur Énergie naturelle.

Comparaison avec d’autres innovations : vers l’excellence de l’efficacité solaire

Le résultat obtenu par cette cellule solaire à pérovskite inversée, avec un rendement de 26,08%, se classe parmi les meilleures performances jamais réalisées dans le secteur. Cependant, la concurrence technologique dans le domaine photovoltaïque est intense. Par exemple, des développements récents ont conduit à la création de cellules solaires pérovskite ultra finecapable d'atteindre une efficacité de 27% grâce à l'utilisation de résonateurs optiques avancés, qui améliorent la capacité d'absorption de la lumière. Dans le même temps, le cellules tandem – qui combinent différents matériaux, dont la pérovskite et le silicium – sont parvenus à dépasser les 30 % d'efficacitéreprésentant une frontière encore plus ambitieuse pour l’avenir des énergies renouvelables.

Ces avancées démontrent que la recherche photovoltaïque continue de repousser les limites, avec des solutions toujours plus efficaces et innovantes. Même si le rendement de 26,08% ne représente pas un record absolu, l'avantage compétitif de cette nouvelle technologie réside dans son stabilité thermique et mécaniquece qui le rend particulièrement prometteur pour les applications à long terme et les conditions environnementales difficiles. En fin de compte, cela montre que ce n’est pas seulement le pourcentage d’efficacité qui compte, mais aussi la capacité à maintenir les performances dans le temps, qui est cruciale pour garantir une énergie durable et fiable pour l’avenir.

Source: Énergie naturelle